De glans van zeldzame aardmetalen ligt tussen zilver en ijzer. Het gehalte aan onzuiverheden heeft een aanzienlijke invloed op hun eigenschappen, dus er zijn vaak aanzienlijke verschillen in de fysieke eigenschappen die in de literatuur worden gerapporteerd. Lanthaan is een supergeleider bij 6K. De meeste zeldzame aardmetalen vertonen paramagnetisme, en gadolinium heeft een sterker ferromagnetisme dan ijzer in een graad van 0. Terbium, dysprosium, holmium, erbium, enz. vertonen ook ferromagnetisme bij lage temperaturen. De lage smeltpunten van lanthaan en cerium, evenals de hoge dampspanningen van samarium, europium en ytterbium, vertonen aanzienlijke verschillen in de fysische eigenschappen van zeldzame aardmetalen. De thermische neutronenabsorptiedoorsneden van samarium, europium en gadolinium zijn groter dan die van cadmium en boor, die op grote schaal worden gebruikt als controlematerialen in kernreactoren. Zeldzame aardmetalen hebben een plasticiteit, waarbij samarium en ytterbium de beste zijn. Met uitzondering van yttrium hebben zeldzame aardmetalen uit de yttriumgroep een hogere hardheid dan zeldzame aardmetalen uit de ceriumgroep.
Zeldzame aardmetalen hebben een sterke chemische activiteit. Bij interactie met zuurstof genereert het zeer stabiele oxiden van het R2O3-type (R staat voor zeldzame aardmetalen). Cerium, praseodymium en terbium genereren ook oxiden van het type CeO2, Pr6O11, PrO2, Tb4O7 en TbO2. Hun standaard vormingswarmte en negatieve standaard vrije enthalpie zijn groter dan de waarden van calcium-, aluminium- en magnesiumoxiden. Het smeltpunt van zeldzame aardmetaaloxiden ligt boven de 2000 graden. Europium heeft de grootste atoomstraal en de meest actieve eigenschappen. Bij blootstelling aan lucht bij kamertemperatuur verliest het onmiddellijk zijn metaalachtige glans en oxideert het snel tot poeder. Lanthaan, cerium, praseodymium en neodymium zijn ook gevoelig voor oxidatie en vormen oxidefilms op het oppervlak. Metaalyttrium, gadolinium en lutetium hebben een sterke corrosieweerstand en kunnen hun metaalachtige glans lange tijd behouden. Zeldzame aardmetalen kunnen met verschillende snelheden met water reageren. Europium reageert heftig met koud water, waarbij waterstof vrijkomt. De zeldzame aardmetalen uit de ceriumgroep reageren langzaam met water bij kamertemperatuur, en de reactie versnelt naarmate de temperatuur stijgt. De zeldzame aardmetalen uit de yttriumgroep zijn relatief stabiel. Zeldzame aardmetalen reageren bij hoge temperaturen met halogenen en vormen +2,+3 en+4 valentiehalogeniden. Watervrije halogeniden hebben een sterke waterabsorptie en worden gemakkelijk gehydrolyseerd om halogeniden van het ROX-type (X staat voor halogeen) te vormen. Zeldzame aardmetalen kunnen ook reageren met boor, koolstof, zwavel, fosfor, waterstof en stikstof om overeenkomstige verbindingen te vormen. Legeringen van zeldzame aardmetalen zoals de lanthaan-nikkellegering (LaNi5) hebben het vermogen een grote hoeveelheid waterstof te absorberen en zijn uitstekende materialen voor waterstofopslag.